1*6328d8ffSCédric Le Goater /*
2*6328d8ffSCédric Le Goater * PCA9554 I/O port
3*6328d8ffSCédric Le Goater *
4*6328d8ffSCédric Le Goater * Copyright (c) 2023, IBM Corporation.
5*6328d8ffSCédric Le Goater *
6*6328d8ffSCédric Le Goater * SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
7*6328d8ffSCédric Le Goater */
8*6328d8ffSCédric Le Goater
9*6328d8ffSCédric Le Goater #include "qemu/osdep.h"
10*6328d8ffSCédric Le Goater #include "qemu/log.h"
11*6328d8ffSCédric Le Goater #include "qemu/module.h"
12*6328d8ffSCédric Le Goater #include "qemu/bitops.h"
13*6328d8ffSCédric Le Goater #include "hw/qdev-properties.h"
14*6328d8ffSCédric Le Goater #include "hw/gpio/pca9554.h"
15*6328d8ffSCédric Le Goater #include "hw/gpio/pca9554_regs.h"
16*6328d8ffSCédric Le Goater #include "hw/irq.h"
17*6328d8ffSCédric Le Goater #include "migration/vmstate.h"
18*6328d8ffSCédric Le Goater #include "qapi/error.h"
19*6328d8ffSCédric Le Goater #include "qapi/visitor.h"
20*6328d8ffSCédric Le Goater #include "trace.h"
21*6328d8ffSCédric Le Goater #include "qom/object.h"
22*6328d8ffSCédric Le Goater
23*6328d8ffSCédric Le Goater struct PCA9554Class {
24*6328d8ffSCédric Le Goater /*< private >*/
25*6328d8ffSCédric Le Goater I2CSlaveClass parent_class;
26*6328d8ffSCédric Le Goater /*< public >*/
27*6328d8ffSCédric Le Goater };
28*6328d8ffSCédric Le Goater typedef struct PCA9554Class PCA9554Class;
29*6328d8ffSCédric Le Goater
30*6328d8ffSCédric Le Goater DECLARE_CLASS_CHECKERS(PCA9554Class, PCA9554,
31*6328d8ffSCédric Le Goater TYPE_PCA9554)
32*6328d8ffSCédric Le Goater
33*6328d8ffSCédric Le Goater #define PCA9554_PIN_LOW 0x0
34*6328d8ffSCédric Le Goater #define PCA9554_PIN_HIZ 0x1
35*6328d8ffSCédric Le Goater
36*6328d8ffSCédric Le Goater static const char *pin_state[] = {"low", "high"};
37*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_update_pin_input(PCA9554State * s)38*6328d8ffSCédric Le Goater static void pca9554_update_pin_input(PCA9554State *s)
39*6328d8ffSCédric Le Goater {
40*6328d8ffSCédric Le Goater int i;
41*6328d8ffSCédric Le Goater uint8_t config = s->regs[PCA9554_CONFIG];
42*6328d8ffSCédric Le Goater uint8_t output = s->regs[PCA9554_OUTPUT];
43*6328d8ffSCédric Le Goater uint8_t internal_state = config | output;
44*6328d8ffSCédric Le Goater
45*6328d8ffSCédric Le Goater for (i = 0; i < PCA9554_PIN_COUNT; i++) {
46*6328d8ffSCédric Le Goater uint8_t bit_mask = 1 << i;
47*6328d8ffSCédric Le Goater uint8_t internal_pin_state = (internal_state >> i) & 0x1;
48*6328d8ffSCédric Le Goater uint8_t old_value = s->regs[PCA9554_INPUT] & bit_mask;
49*6328d8ffSCédric Le Goater uint8_t new_value;
50*6328d8ffSCédric Le Goater
51*6328d8ffSCédric Le Goater switch (internal_pin_state) {
52*6328d8ffSCédric Le Goater case PCA9554_PIN_LOW:
53*6328d8ffSCédric Le Goater s->regs[PCA9554_INPUT] &= ~bit_mask;
54*6328d8ffSCédric Le Goater break;
55*6328d8ffSCédric Le Goater case PCA9554_PIN_HIZ:
56*6328d8ffSCédric Le Goater /*
57*6328d8ffSCédric Le Goater * pullup sets it to a logical 1 unless
58*6328d8ffSCédric Le Goater * external device drives it low.
59*6328d8ffSCédric Le Goater */
60*6328d8ffSCédric Le Goater if (s->ext_state[i] == PCA9554_PIN_LOW) {
61*6328d8ffSCédric Le Goater s->regs[PCA9554_INPUT] &= ~bit_mask;
62*6328d8ffSCédric Le Goater } else {
63*6328d8ffSCédric Le Goater s->regs[PCA9554_INPUT] |= bit_mask;
64*6328d8ffSCédric Le Goater }
65*6328d8ffSCédric Le Goater break;
66*6328d8ffSCédric Le Goater default:
67*6328d8ffSCédric Le Goater break;
68*6328d8ffSCédric Le Goater }
69*6328d8ffSCédric Le Goater
70*6328d8ffSCédric Le Goater /* update irq state only if pin state changed */
71*6328d8ffSCédric Le Goater new_value = s->regs[PCA9554_INPUT] & bit_mask;
72*6328d8ffSCédric Le Goater if (new_value != old_value) {
73*6328d8ffSCédric Le Goater if (new_value) {
74*6328d8ffSCédric Le Goater /* changed from 0 to 1 */
75*6328d8ffSCédric Le Goater qemu_set_irq(s->gpio_out[i], 1);
76*6328d8ffSCédric Le Goater } else {
77*6328d8ffSCédric Le Goater /* changed from 1 to 0 */
78*6328d8ffSCédric Le Goater qemu_set_irq(s->gpio_out[i], 0);
79*6328d8ffSCédric Le Goater }
80*6328d8ffSCédric Le Goater }
81*6328d8ffSCédric Le Goater }
82*6328d8ffSCédric Le Goater }
83*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_read(PCA9554State * s,uint8_t reg)84*6328d8ffSCédric Le Goater static uint8_t pca9554_read(PCA9554State *s, uint8_t reg)
85*6328d8ffSCédric Le Goater {
86*6328d8ffSCédric Le Goater switch (reg) {
87*6328d8ffSCédric Le Goater case PCA9554_INPUT:
88*6328d8ffSCédric Le Goater return s->regs[PCA9554_INPUT] ^ s->regs[PCA9554_POLARITY];
89*6328d8ffSCédric Le Goater case PCA9554_OUTPUT:
90*6328d8ffSCédric Le Goater case PCA9554_POLARITY:
91*6328d8ffSCédric Le Goater case PCA9554_CONFIG:
92*6328d8ffSCédric Le Goater return s->regs[reg];
93*6328d8ffSCédric Le Goater default:
94*6328d8ffSCédric Le Goater qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR, "%s: unexpected read to register %d\n",
95*6328d8ffSCédric Le Goater __func__, reg);
96*6328d8ffSCédric Le Goater return 0xFF;
97*6328d8ffSCédric Le Goater }
98*6328d8ffSCédric Le Goater }
99*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_write(PCA9554State * s,uint8_t reg,uint8_t data)100*6328d8ffSCédric Le Goater static void pca9554_write(PCA9554State *s, uint8_t reg, uint8_t data)
101*6328d8ffSCédric Le Goater {
102*6328d8ffSCédric Le Goater switch (reg) {
103*6328d8ffSCédric Le Goater case PCA9554_OUTPUT:
104*6328d8ffSCédric Le Goater case PCA9554_CONFIG:
105*6328d8ffSCédric Le Goater s->regs[reg] = data;
106*6328d8ffSCédric Le Goater pca9554_update_pin_input(s);
107*6328d8ffSCédric Le Goater break;
108*6328d8ffSCédric Le Goater case PCA9554_POLARITY:
109*6328d8ffSCédric Le Goater s->regs[reg] = data;
110*6328d8ffSCédric Le Goater break;
111*6328d8ffSCédric Le Goater case PCA9554_INPUT:
112*6328d8ffSCédric Le Goater default:
113*6328d8ffSCédric Le Goater qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR, "%s: unexpected write to register %d\n",
114*6328d8ffSCédric Le Goater __func__, reg);
115*6328d8ffSCédric Le Goater }
116*6328d8ffSCédric Le Goater }
117*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_recv(I2CSlave * i2c)118*6328d8ffSCédric Le Goater static uint8_t pca9554_recv(I2CSlave *i2c)
119*6328d8ffSCédric Le Goater {
120*6328d8ffSCédric Le Goater PCA9554State *s = PCA9554(i2c);
121*6328d8ffSCédric Le Goater uint8_t ret;
122*6328d8ffSCédric Le Goater
123*6328d8ffSCédric Le Goater ret = pca9554_read(s, s->pointer & 0x3);
124*6328d8ffSCédric Le Goater
125*6328d8ffSCédric Le Goater return ret;
126*6328d8ffSCédric Le Goater }
127*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_send(I2CSlave * i2c,uint8_t data)128*6328d8ffSCédric Le Goater static int pca9554_send(I2CSlave *i2c, uint8_t data)
129*6328d8ffSCédric Le Goater {
130*6328d8ffSCédric Le Goater PCA9554State *s = PCA9554(i2c);
131*6328d8ffSCédric Le Goater
132*6328d8ffSCédric Le Goater /* First byte sent by is the register address */
133*6328d8ffSCédric Le Goater if (s->len == 0) {
134*6328d8ffSCédric Le Goater s->pointer = data;
135*6328d8ffSCédric Le Goater s->len++;
136*6328d8ffSCédric Le Goater } else {
137*6328d8ffSCédric Le Goater pca9554_write(s, s->pointer & 0x3, data);
138*6328d8ffSCédric Le Goater }
139*6328d8ffSCédric Le Goater
140*6328d8ffSCédric Le Goater return 0;
141*6328d8ffSCédric Le Goater }
142*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_event(I2CSlave * i2c,enum i2c_event event)143*6328d8ffSCédric Le Goater static int pca9554_event(I2CSlave *i2c, enum i2c_event event)
144*6328d8ffSCédric Le Goater {
145*6328d8ffSCédric Le Goater PCA9554State *s = PCA9554(i2c);
146*6328d8ffSCédric Le Goater
147*6328d8ffSCédric Le Goater s->len = 0;
148*6328d8ffSCédric Le Goater return 0;
149*6328d8ffSCédric Le Goater }
150*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_get_pin(Object * obj,Visitor * v,const char * name,void * opaque,Error ** errp)151*6328d8ffSCédric Le Goater static void pca9554_get_pin(Object *obj, Visitor *v, const char *name,
152*6328d8ffSCédric Le Goater void *opaque, Error **errp)
153*6328d8ffSCédric Le Goater {
154*6328d8ffSCédric Le Goater PCA9554State *s = PCA9554(obj);
155*6328d8ffSCédric Le Goater int pin, rc;
156*6328d8ffSCédric Le Goater uint8_t state;
157*6328d8ffSCédric Le Goater
158*6328d8ffSCédric Le Goater rc = sscanf(name, "pin%2d", &pin);
159*6328d8ffSCédric Le Goater if (rc != 1) {
160*6328d8ffSCédric Le Goater error_setg(errp, "%s: error reading %s", __func__, name);
161*6328d8ffSCédric Le Goater return;
162*6328d8ffSCédric Le Goater }
163*6328d8ffSCédric Le Goater if (pin < 0 || pin >= PCA9554_PIN_COUNT) {
164*6328d8ffSCédric Le Goater error_setg(errp, "%s invalid pin %s", __func__, name);
165*6328d8ffSCédric Le Goater return;
166*6328d8ffSCédric Le Goater }
167*6328d8ffSCédric Le Goater
168*6328d8ffSCédric Le Goater state = pca9554_read(s, PCA9554_CONFIG);
169*6328d8ffSCédric Le Goater state |= pca9554_read(s, PCA9554_OUTPUT);
170*6328d8ffSCédric Le Goater state = (state >> pin) & 0x1;
171*6328d8ffSCédric Le Goater visit_type_str(v, name, (char **)&pin_state[state], errp);
172*6328d8ffSCédric Le Goater }
173*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_set_pin(Object * obj,Visitor * v,const char * name,void * opaque,Error ** errp)174*6328d8ffSCédric Le Goater static void pca9554_set_pin(Object *obj, Visitor *v, const char *name,
175*6328d8ffSCédric Le Goater void *opaque, Error **errp)
176*6328d8ffSCédric Le Goater {
177*6328d8ffSCédric Le Goater PCA9554State *s = PCA9554(obj);
178*6328d8ffSCédric Le Goater int pin, rc, val;
179*6328d8ffSCédric Le Goater uint8_t state, mask;
180*6328d8ffSCédric Le Goater char *state_str;
181*6328d8ffSCédric Le Goater
182*6328d8ffSCédric Le Goater if (!visit_type_str(v, name, &state_str, errp)) {
183*6328d8ffSCédric Le Goater return;
184*6328d8ffSCédric Le Goater }
185*6328d8ffSCédric Le Goater rc = sscanf(name, "pin%2d", &pin);
186*6328d8ffSCédric Le Goater if (rc != 1) {
187*6328d8ffSCédric Le Goater error_setg(errp, "%s: error reading %s", __func__, name);
188*6328d8ffSCédric Le Goater return;
189*6328d8ffSCédric Le Goater }
190*6328d8ffSCédric Le Goater if (pin < 0 || pin >= PCA9554_PIN_COUNT) {
191*6328d8ffSCédric Le Goater error_setg(errp, "%s invalid pin %s", __func__, name);
192*6328d8ffSCédric Le Goater return;
193*6328d8ffSCédric Le Goater }
194*6328d8ffSCédric Le Goater
195*6328d8ffSCédric Le Goater for (state = 0; state < ARRAY_SIZE(pin_state); state++) {
196*6328d8ffSCédric Le Goater if (!strcmp(state_str, pin_state[state])) {
197*6328d8ffSCédric Le Goater break;
198*6328d8ffSCédric Le Goater }
199*6328d8ffSCédric Le Goater }
200*6328d8ffSCédric Le Goater if (state >= ARRAY_SIZE(pin_state)) {
201*6328d8ffSCédric Le Goater error_setg(errp, "%s invalid pin state %s", __func__, state_str);
202*6328d8ffSCédric Le Goater return;
203*6328d8ffSCédric Le Goater }
204*6328d8ffSCédric Le Goater
205*6328d8ffSCédric Le Goater /* First, modify the output register bit */
206*6328d8ffSCédric Le Goater val = pca9554_read(s, PCA9554_OUTPUT);
207*6328d8ffSCédric Le Goater mask = 0x1 << pin;
208*6328d8ffSCédric Le Goater if (state == PCA9554_PIN_LOW) {
209*6328d8ffSCédric Le Goater val &= ~(mask);
210*6328d8ffSCédric Le Goater } else {
211*6328d8ffSCédric Le Goater val |= mask;
212*6328d8ffSCédric Le Goater }
213*6328d8ffSCédric Le Goater pca9554_write(s, PCA9554_OUTPUT, val);
214*6328d8ffSCédric Le Goater
215*6328d8ffSCédric Le Goater /* Then, clear the config register bit for output mode */
216*6328d8ffSCédric Le Goater val = pca9554_read(s, PCA9554_CONFIG);
217*6328d8ffSCédric Le Goater val &= ~mask;
218*6328d8ffSCédric Le Goater pca9554_write(s, PCA9554_CONFIG, val);
219*6328d8ffSCédric Le Goater }
220*6328d8ffSCédric Le Goater
221*6328d8ffSCédric Le Goater static const VMStateDescription pca9554_vmstate = {
222*6328d8ffSCédric Le Goater .name = "PCA9554",
223*6328d8ffSCédric Le Goater .version_id = 0,
224*6328d8ffSCédric Le Goater .minimum_version_id = 0,
225*6328d8ffSCédric Le Goater .fields = (VMStateField[]) {
226*6328d8ffSCédric Le Goater VMSTATE_UINT8(len, PCA9554State),
227*6328d8ffSCédric Le Goater VMSTATE_UINT8(pointer, PCA9554State),
228*6328d8ffSCédric Le Goater VMSTATE_UINT8_ARRAY(regs, PCA9554State, PCA9554_NR_REGS),
229*6328d8ffSCédric Le Goater VMSTATE_UINT8_ARRAY(ext_state, PCA9554State, PCA9554_PIN_COUNT),
230*6328d8ffSCédric Le Goater VMSTATE_I2C_SLAVE(i2c, PCA9554State),
231*6328d8ffSCédric Le Goater VMSTATE_END_OF_LIST()
232*6328d8ffSCédric Le Goater }
233*6328d8ffSCédric Le Goater };
234*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_reset(DeviceState * dev)235*6328d8ffSCédric Le Goater static void pca9554_reset(DeviceState *dev)
236*6328d8ffSCédric Le Goater {
237*6328d8ffSCédric Le Goater PCA9554State *s = PCA9554(dev);
238*6328d8ffSCédric Le Goater
239*6328d8ffSCédric Le Goater s->regs[PCA9554_INPUT] = 0xFF;
240*6328d8ffSCédric Le Goater s->regs[PCA9554_OUTPUT] = 0xFF;
241*6328d8ffSCédric Le Goater s->regs[PCA9554_POLARITY] = 0x0; /* No pins are inverted */
242*6328d8ffSCédric Le Goater s->regs[PCA9554_CONFIG] = 0xFF; /* All pins are inputs */
243*6328d8ffSCédric Le Goater
244*6328d8ffSCédric Le Goater memset(s->ext_state, PCA9554_PIN_HIZ, PCA9554_PIN_COUNT);
245*6328d8ffSCédric Le Goater pca9554_update_pin_input(s);
246*6328d8ffSCédric Le Goater
247*6328d8ffSCédric Le Goater s->pointer = 0x0;
248*6328d8ffSCédric Le Goater s->len = 0;
249*6328d8ffSCédric Le Goater }
250*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_initfn(Object * obj)251*6328d8ffSCédric Le Goater static void pca9554_initfn(Object *obj)
252*6328d8ffSCédric Le Goater {
253*6328d8ffSCédric Le Goater int pin;
254*6328d8ffSCédric Le Goater
255*6328d8ffSCédric Le Goater for (pin = 0; pin < PCA9554_PIN_COUNT; pin++) {
256*6328d8ffSCédric Le Goater char *name;
257*6328d8ffSCédric Le Goater
258*6328d8ffSCédric Le Goater name = g_strdup_printf("pin%d", pin);
259*6328d8ffSCédric Le Goater object_property_add(obj, name, "bool", pca9554_get_pin, pca9554_set_pin,
260*6328d8ffSCédric Le Goater NULL, NULL);
261*6328d8ffSCédric Le Goater g_free(name);
262*6328d8ffSCédric Le Goater }
263*6328d8ffSCédric Le Goater }
264*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_set_ext_state(PCA9554State * s,int pin,int level)265*6328d8ffSCédric Le Goater static void pca9554_set_ext_state(PCA9554State *s, int pin, int level)
266*6328d8ffSCédric Le Goater {
267*6328d8ffSCédric Le Goater if (s->ext_state[pin] != level) {
268*6328d8ffSCédric Le Goater s->ext_state[pin] = level;
269*6328d8ffSCédric Le Goater pca9554_update_pin_input(s);
270*6328d8ffSCédric Le Goater }
271*6328d8ffSCédric Le Goater }
272*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_gpio_in_handler(void * opaque,int pin,int level)273*6328d8ffSCédric Le Goater static void pca9554_gpio_in_handler(void *opaque, int pin, int level)
274*6328d8ffSCédric Le Goater {
275*6328d8ffSCédric Le Goater
276*6328d8ffSCédric Le Goater PCA9554State *s = PCA9554(opaque);
277*6328d8ffSCédric Le Goater
278*6328d8ffSCédric Le Goater assert((pin >= 0) && (pin < PCA9554_PIN_COUNT));
279*6328d8ffSCédric Le Goater pca9554_set_ext_state(s, pin, level);
280*6328d8ffSCédric Le Goater }
281*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_realize(DeviceState * dev,Error ** errp)282*6328d8ffSCédric Le Goater static void pca9554_realize(DeviceState *dev, Error **errp)
283*6328d8ffSCédric Le Goater {
284*6328d8ffSCédric Le Goater PCA9554State *s = PCA9554(dev);
285*6328d8ffSCédric Le Goater
286*6328d8ffSCédric Le Goater if (!s->description) {
287*6328d8ffSCédric Le Goater s->description = g_strdup("pca9554");
288*6328d8ffSCédric Le Goater }
289*6328d8ffSCédric Le Goater
290*6328d8ffSCédric Le Goater qdev_init_gpio_out(dev, s->gpio_out, PCA9554_PIN_COUNT);
291*6328d8ffSCédric Le Goater qdev_init_gpio_in(dev, pca9554_gpio_in_handler, PCA9554_PIN_COUNT);
292*6328d8ffSCédric Le Goater }
293*6328d8ffSCédric Le Goater
294*6328d8ffSCédric Le Goater static Property pca9554_properties[] = {
295*6328d8ffSCédric Le Goater DEFINE_PROP_STRING("description", PCA9554State, description),
296*6328d8ffSCédric Le Goater DEFINE_PROP_END_OF_LIST(),
297*6328d8ffSCédric Le Goater };
298*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_class_init(ObjectClass * klass,void * data)299*6328d8ffSCédric Le Goater static void pca9554_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
300*6328d8ffSCédric Le Goater {
301*6328d8ffSCédric Le Goater DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(klass);
302*6328d8ffSCédric Le Goater I2CSlaveClass *k = I2C_SLAVE_CLASS(klass);
303*6328d8ffSCédric Le Goater
304*6328d8ffSCédric Le Goater k->event = pca9554_event;
305*6328d8ffSCédric Le Goater k->recv = pca9554_recv;
306*6328d8ffSCédric Le Goater k->send = pca9554_send;
307*6328d8ffSCédric Le Goater dc->realize = pca9554_realize;
308*6328d8ffSCédric Le Goater dc->reset = pca9554_reset;
309*6328d8ffSCédric Le Goater dc->vmsd = &pca9554_vmstate;
310*6328d8ffSCédric Le Goater device_class_set_props(dc, pca9554_properties);
311*6328d8ffSCédric Le Goater }
312*6328d8ffSCédric Le Goater
313*6328d8ffSCédric Le Goater static const TypeInfo pca9554_info = {
314*6328d8ffSCédric Le Goater .name = TYPE_PCA9554,
315*6328d8ffSCédric Le Goater .parent = TYPE_I2C_SLAVE,
316*6328d8ffSCédric Le Goater .instance_init = pca9554_initfn,
317*6328d8ffSCédric Le Goater .instance_size = sizeof(PCA9554State),
318*6328d8ffSCédric Le Goater .class_init = pca9554_class_init,
319*6328d8ffSCédric Le Goater .class_size = sizeof(PCA9554Class),
320*6328d8ffSCédric Le Goater .abstract = false,
321*6328d8ffSCédric Le Goater };
322*6328d8ffSCédric Le Goater
pca9554_register_types(void)323*6328d8ffSCédric Le Goater static void pca9554_register_types(void)
324*6328d8ffSCédric Le Goater {
325*6328d8ffSCédric Le Goater type_register_static(&pca9554_info);
326*6328d8ffSCédric Le Goater }
327*6328d8ffSCédric Le Goater
328*6328d8ffSCédric Le Goater type_init(pca9554_register_types)
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